1 ATSE 类电源自动转换开关电器系统的特点及应用
此类电源转换系统是集开关与逻辑控制于一体, 无需外加控制器, 真正实现机电一体化的自动切换开关。此类电源切换系统产品, 为统一设计制造, 体积小, 结构简单, 开关切换驱动采用电机驱动, 切换平稳可靠, 操作器电机驱动只在开关切换瞬间有电流通过, 稳态时无需提供工作电流, 节能显著。产品无温升发热、触点粘结、线圈烧毁现象。开关带有机电连锁装置, 可实现自投自复、自投不自复、失压、欠压、断相保护、手动- 自动转换、延时控制等, 为电源切换类主流产品。
ATSE 主要适用于交流不超过1000V 的紧急供电系统, 在换接电源期间中断向负载供电。
根据IEC 国际标准定义: 由一个或多个转换和其他必须的电器组成, 用于检测电源电路, 并将一个或多个负载电路从一个电源转换至另一个电源的自动电器。当存在常用电源和备用电源两个电源的情况时, ATSE 应指定一个常用电源位置, 其操作程序由两个自动转换过程组成。如果常用电源被检测到出现偏差时,则自动将负载从常用电源转换至备用电源; 如果常用电源恢复正常时, 则自动将负载返回换接到常用电源。换接时间可有预定的延时或无延时, 并可处于一个断开位置。这类电器产品已在建筑电气行业中得到了认可, 简称为“双电源自动转换开关- ATSE”。
根据IEC- 60947- 6 国际标准规定, ATSE 分PC 或CB 两个级别。PC 级能够接通、承载, 但不用于分断短路电流的ATSE。其负荷开关和接触器双投型的ATSE 都属于这一类产品, 本体只能作为ATSE 使用, 不具备过载和短路以及其他保护功能。CB 级配备过电流脱扣器的ATSE, 其主触头能接通并用于分断短路电流。其断路器和控制保护器投切型的ATSE 都属于这类产品, 除本体作为ATSE 使用外, 还具备过载、短路以及其他保护功能, 从而实现对负载的两段或三段及其他保护功能等。
2 不同型号的ATSE 的主要特点及功能针对目前国内生产不同类型的ATSE, 从安全性、可靠性、保护性等诸多方面分析其主要特点及功能, 供设计选用时参考。
2.1 断路器投切型ATSE
这种ATSE 由两台断路器为基础, 外加单( 双) 微型可逆电机组成电动操作机构来实现双电源自动转换与控制, 所以断路器的取材广泛,从国产到合资生产以及进口的都能进行组装。断路器投切型ATSE 的主要特点:从结构形式上采用了两台断路器, 绝缘等级高, 且具有电气与机械双重联锁功能, 防止两台断路器任何状态下都不能同时合闸, 很好地保证了其安全性。
二次控制回路采用智能控制器组成, 在弱电控制、无触点化、功能强大等方面具有先进性, 减少了外围元器件, 为供电的连续性提供了可靠的保障, 基本符合有关可靠性要求。
为负载提供了完整的过载与短路保护, 可实现两段或三段保护功能, 并可根据需要增加接地等其他保护功能; 另外还具有限流强、选择性能好、级联配合以及能量保护等功能, 在选择性能上表现极为突出。
具有电源各种故障保护、故障报警指示、运行参数可调及电源电压显示等功能, 并防止故障电源向负载供电; 由于不同用户或设备对供电电压及转换时间有不同的要求, 可通过数字整定可调功能, 大大方便用户使用, 并且为实现“四遥”提供了前提条件, 经通信接口适用于智能化网络的集中控制。
2.2 负荷开关双投型ATSE
这种ATSE 由两套负荷开关拼装为一体, 依靠一套微型可逆电机组成电动操作机构, 并通过齿轮变速箱传动完成双电源的自动转换与控制, 动作方式与单电机驱动的断路器投切型ATSE 基本类似。
负荷开关双投型ATSE 的主要特点:
由于本身的运动、传动机械简单、紧凑, 除电气联锁外, 还可通过机械齿轮传动结构完成机械联锁功能, 安全性得到保证。
二次控制回路大部分产品都集开关与逻辑控制于一体, 由于采用电子产品, 故障隐患减少, 基本满足了可靠性要求。
受结构形式限制, 不具备过载和短路等保护, 所以体积适中, 外观整齐统一, 价格适中。
2.3 控制保护器投切型ATSE
这种ATSE 主要由KBO 系列主电路基本模块和其他辅助模块组成。控制保护器投切型ATSE 的主要特点:
由于采用了模块化结构, 在单一的结构形式上实现了集成化、内部协调配合的控制与保护, 具有断路器、接触器及热继电器的各种功能与优点, 并通过内部电气与机械联锁功能, 依靠电磁线圈吸引驱动来完成自动转换过程, 无须再外加其它操作和转换机构, 故结构简单紧凑,转换速度快, 安全性能好。
目前该产品在国内是独家生产, 其二次控制回路无论采用集开关与逻辑控制于一体, 还是采用智能控制器, 都能较好地满足可靠性的要求。
可为负载提供完整的过载与短路保护, 其他功能及特点与投切型的ATS 基本相同, 不再详述。
2.4 具有过载、短路以及故障直接报警功能, 当选用消防型电子脱扣器时, 在过载情况下其本身具备只报警不跳闸功能, 可满足消防设备的特殊使用要求。
3 ATSE 在低压配电系统中的应用
在低压配电系统中, 依据国家与行业现行规范要求, 对于一些较重要的一、二级负荷, 应采用双电源供电; 对消防用电设备, 除采用双电源供电外, 还应在最末一级配电箱处做自动切换。因此, ATSE 的使用范围将更加广泛, 如何正确选择和使用ATSE 也成为设计所关注的焦点。
在一些工程设计中, 往往由于不了解ATSE 的类型、组成与动作原理、特点及功能等, 而单纯以价格作为衡量标准, 盲目地选择和使用, 忽视了其本身的安全性和可靠性, 使低压配电系统扩大了配电级数, 增加了故障点, 直接影响了供电的连续性和可靠性。
从本质上说, ATS 只是能完成双电源自动转换功能电力设备的统称, 并不拘限于某种类型,但必须符合国家与国际标准的检验要求。作为双电源自动转换使用的ATSE 开关设备, 除了完成负载在两路电源间的选择和转换功能外, 还必须考虑供电回路中的种种复杂情况( 如短路电流的冲击、过负荷、设备频繁操作等) , 所以ATSE 本身还必须具有很好的自我保护能力和适用性。
随着我国IEC 标准的推广, ATSE 的选择和使用应逐步向正规化、合理化趋势发展。在实际工程设计中, 对ATSE 的选择应从技术角度出发, 必须充分考虑供电系统的配电方式、转换时间及负载使用性质等实际情况, 供电要求苛刻的场所应使用高可靠性转换的ATSE, 并以短路电流校验ATSE 的遮断电流, 以市电的可靠性决定ATSE 转换的频繁性。
本文就ATS 的类型、组成、工作原理、主要特点及功能等进行了分析, 主要是为了在工程设计、选择和应用时引起大家的高度重视, 合理地选择和使用ATS。
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